近幾年，國內某些地區個別地暖工程中出現了PE-Xa地暖管過早嚴重降解的惡性質量事故。這些質量事故的發生引起了業內人士對PE-Xa管產品性能和質量的擔憂。
我們知道，通常情況下，純粹的塑料樹脂的物理性能不是很理想。因此，為了提高其物理性能，往往要對其進行改性。常用的改性方法有共混、共聚和交聯等，其中“交聯”是塑料改性方法中最重要的方法之一。PEX就是聚乙烯經過交聯改性后得到的產物。普通聚乙烯為熱塑性材料，耐熱性能不高，耐環境應力和耐開裂性能差。但聚乙烯經過交聯改性后，變為網狀或體型分子結構的交聯熱固性聚乙烯。交聯受熱后不再熔化，且也不會被溶劑溶化，是聚合物中少有的不熔不溶的材料。
交聯聚乙烯與普通聚乙烯相比，有諸多優點：優秀的耐應力開裂性能、耐蠕變性能、耐熱性能、耐磨性能；良好的耐低溫性能、耐老化性能、耐輻射性能；較高的抗沖擊強度和抗拉伸強度以及卓越的電絕緣性能和耐化學腐蝕性能。由PEX構成的地暖管是最優秀的地暖管之一。
既然PE-Xa管有著上述非常優秀的性能，為什么還會在短期內出現嚴重的氧化降解現象呢？PE-Xa管的使用壽命能否達到50年？PE-Xa管還能否用于地暖工程？質量事故的發生是偶然現象還是必然現象？上述事故究竟是由管材自身質量問題造成的還是由不規范的應用行為造成的？為了找出上述問題的答案，相關人員對出現了這些問題的兩個地暖工程（以下簡稱“問題工程”）進行了實地勘察，收集了PE-Xa管樣品，并將管材樣品帶回實驗室進行了認真分析、觀察和化學檢驗。
案例
第一個“問題工程”現場勘查情況和管樣檢驗的情況：該地暖工程施工于2007年。當時該工程中的地暖管鋪裝完畢后，拖延了近半年的時間才進行填充層的澆筑。在此期間，地暖管未被采取任何措施進行遮光覆蓋。2008年通暖后出現了奇怪的現象：該建筑中朝陽一側的大多數住戶家中，在正對著陽臺和窗戶約1.5米處的地面下，約2.5平方米范圍內的地暖管都出現了漏水現象。我們刨開地面后發現，地暖管朝上面的部位嚴重老化降解，管壁出現了密集的龜裂和“白化”現象，用硬物一觸即碎。我們提取管樣回到實驗室做交聯度檢測后發現，管材降解部位的材料的交聯度只有30%左右。樣管的下面部分未降解，龜裂部位材料的交聯度為75%左右（此項檢測由新疆產品質量監督檢驗研究院管材檢驗中心完成）。
第二個“問題工程”現場勘查情況和管樣檢驗的情況：該工程總面積1萬平方米左右，施工于2007年。2011年該建筑的地暖管漏水事故發生在該建筑某一層的局部部位。我們將漏水處的地面刨開后發現，漏水的地暖管下部出現了嚴重的龜裂現象。我們提取管樣回到實驗室檢驗后發現：樣管外壁下部大約60%的管壁都嚴重降解并出現龜裂紋；但管壁上部約1/3寬的部分并沒有降解也沒有出現龜裂紋。用刀子切割管子時，龜裂部分都已經糟了，碎渣不時地掉落。未龜裂的部分狀態基本正常。樣管內壁對應于龜裂的部位有較厚的紅色水銹痕跡，而對應于龜裂的部位沒有水銹痕跡。這說明地暖管在工作期間，地暖系統可能流量不足，熱媒（熱水）未裝滿地暖管。樣管下半部分有水銹接觸熱水的部分出現了因嚴重降解而導致的龜裂紋；上半部分沒有水銹未接觸熱水部位的管壁部分未出現因降解而導致的龜裂紋。為了找出問題管材發生嚴重降解的原因，我們對樣管中發生了嚴重降解而出現龜裂紋的部分和未出現龜裂紋的部分分別做了交聯度檢測。結果發現：管材中因嚴重降解而出現龜裂紋部分的交聯度為37%，未出現龜裂部分的交聯度為73%。
分析
那么是什么原因造成了上述住戶家中的PE-Xa管出現了如此嚴重的降解現象呢？下面我們以高分子材料的理論科學以及塑料管道應用的經驗科學為依據，從PE-Xa管使用環境和PE-Xa管的生產工藝、原材料、配方等因素分析出現這種現象的根本原因。
使用環境方面的原因
我們首先從PE-Xa管的使用環境來分析，看看哪些原因會造成PE-Xa管提前出現嚴重降解的情況。
一、我們知道，任何一種塑料材料都有它適用的環境溫度，無論是PEX管的產品標準還是《地面輻射供暖技術規程》都對PEX管的使用環境溫度做了詳細的規定。只有在規定的范圍以內，所謂“PEX管有‘50年’壽命”的說法才成立。
如果將PE-Xa管材長期置于超出相關標準和規范規定的溫度環境中，PE-Xa管在加工過程中所殘留的過氧化物和氫過氧化物在高溫作用下就會分解成羰基，并導致主鏈斷裂，從而發生降解和老化。很多管材的生產企業誤導用戶說自己生產的塑料管材可以在高溫下連續使用。有些使用地暖系統的商家在使用過程中，不設換熱站而將集中供熱的高溫水（溫度達95℃）直接通入地暖管，結果導致地暖管長期工作在超出規范和標準規定的溫度環境中，從而造成地暖管爆管或在短期內嚴重降解。可見，不按規定的實用條件使用PE-Xa管是造成管材降解老化的原因之一。
二、我們還知道，各種塑料都屬于聚烯烴材料，而太陽光對這種聚烯烴材料的破壞是致命的。在太陽能夠到達地球表面的光線中，對聚烯烴破壞力最強的是300毫微米~400毫微米的紫外線，它的光線能量為350千焦/摩爾左右。而聚烯烴C—C鍵的斷裂能為347.8千焦/摩爾。可見，太陽光足以使聚烯烴材料中的C—C鍵斷裂，進而造成交聯聚乙烯中的C—C偶合鍵斷裂，交聯度降低；同時還會使聚乙烯大分子中的C—C鍵斷裂，致使大分子還原成小分子而降解。另外，太陽光會激活PE在加工和儲存過程中所形成的羰基、羧基等自由基產物。PE在加工過程中所殘留的過氧化物和氫過氧化物在近紫外光作用下都會分解成自由基，從而使PE發生氧化引起降解老化。有資料顯示，未經穩定性處理的PEX管材，在太陽光下暴曬3個月就會發生嚴重降解。在我國太陽輻射較強的地區如新疆、西藏等地，PEX管材在太陽光下暴曬1個月就會發生嚴重降解。有些施工單位在鋪裝地暖管后不及時澆筑填充層，使地暖管長時間在太陽光下暴曬，從而使地暖管還沒有使用就已經發生了氧化降解，通暖后導致爆管漏水。可見，陽光暴曬是造成PE-Xa管嚴重氧化降解的原因之二。
加工工藝方面的原因
我們從管材生產的工藝和配方因素分析一下有哪些因素會引起PE-Xa管在短時間里發生嚴重降解。
在PE-Xa管的原料配方中，除了高密度聚乙烯外，還有過氧化物（交聯劑）、主抗氧劑、副抗氧劑。使用進口的XL1800聚乙烯時，配方推薦使用的過氧化物為：DTBP。從DTBP技術指標中可以看出，其分解溫度高于180℃。因此，生產過程中PE-Xa管材的成型工藝（二區溫度）的溫度絕對不應高于180℃，否則，原料在成型之前就會發生交聯。這樣一來，經分流錐后，原料就會變成數條已交聯的交聯聚乙烯條。而由于交聯聚乙烯是熱固性塑料，這些交聯聚乙烯條無法合成管子，即使合成了管子，也是靠其中未交聯的聚乙烯將數條交聯聚乙烯條“粘”在一起而成，造成這種管子沒有承壓能力。這種管子爆裂后將出現“樹皮狀”的裂紋。
在配方中還有主抗氧劑和副抗氧劑。其中主抗氧劑是受阻酚類抗氧劑，它是“氫給予型”抗氧劑。其抗氧機理是：受阻酚類抗氧劑中含有較活潑的氫原子，它能夠優先和PE化學競爭體系中的游離基發生反應，生成穩定的化合物。這就終止了這些游離基對PE大分子鏈氧化作用的傳遞和增長。它是自由基終止劑或干擾劑，其作用是在管道加工高溫過程中防止聚乙烯氧化降解。副抗氧劑是硫化物型的硫醚二丙酸二烷基酯，它是過氧化物分解劑，其作用是將生產過程化學反應中生成的較活潑的氫過氧化物和殘留的過氧化物轉化為不活波化合物，從而為PE-Xa管成品在長期使用中提供長效熱穩定保護而不發生氧化降解反應。PE-Xa管材配方中推薦使用的主抗氧劑和副抗氧劑為：Irganox1076和PS802。可見，配方中所有的助劑均有其特定功能，且配方是經過計算和化學分析后確定的，是不能隨意去除和減少的。另外，助劑的選擇也是非常重要的，一般我們會按照配方推薦的助劑型號來購買過氧化物、主抗氧劑和副抗氧劑。
有些生產企業總是不按配方要求采購助劑。顯然，生產企業在采購助劑時一定要搞清楚所采購的這些助劑的性質是否符合PE-Xa形成化學原理的要求，是否能夠滿足生產PE-Xa管材的技術要求和理化指標。因為我們知道，不同的過氧化物，其分解溫度不同。分解溫度過低會使原料在未成型時就已交聯；分解溫度過高會使原料成型后不能交聯。主抗氧劑除了氫給予型外，還有自由基捕獲型。自由基捕獲型抗氧劑除了會阻止自由基的鏈式反應外，還會阻止過氧化物與PE間的交聯反應，使PE-Xa的形成受阻。副抗氧劑除了有過氧化物分解劑型外，還有金屬離子鈍化劑型，而后者根本就沒有過氧化物分解功能。
目前國內有一些廠家在生產過程中隨意減少主抗氧劑的比例，將副抗氧劑去除而不添加。有的廠家甚至連主抗氧劑都不添加。這是絕對不能容忍的。這樣生產出來的產品一出廠就是廢品或在短期內就會發生氧化而降解。
結論
通過上述分析，我們可以初步判定：
第一個“問題工程”中樣管發生氧化降解的原因是：PE-Xa管在鋪設完畢后，沒有及時澆筑填充層，造成PE-Xa管在太陽下長時間暴曬，使PE-Xa管中的交聯聚乙烯受到了嚴重的光氧化，交聯度降低，進而使大分子還原成小分子而氧化降解。
第二個“問題工程”中的樣管發生氧化降解的原因可能是：
一、地暖系統在使用過程中，熱媒溫度過高（例如系統沒做換熱站而將高溫水直接通入了地暖系統），造成PE-Xa地暖管過早降解。但在這個工程事故中出現此原因的可能性不大。因為我們在現場勘察過程中了解到，系統是安裝了換熱站的。
二、由于該工程中只有很少一部分地暖管發生了嚴重氧化降解現象，而整棟樓的供暖環境是相同的，這說明發生降解的這一小部分加熱管存在質量問題。可能是管材生產企業在生產PE-Xa管的混料過程中，有意或無意地沒有添加副抗氧劑，甚至其中某一罐原料由于疏忽而連主抗氧劑、副抗氧劑都沒添加，造成使用這罐原料生產的管材，在生產過程中就已經發生了較強的氧化降解。同時由于這段管材管體材料中不含有抗氧劑，在使用過程中殘留在管體中的氫過氧化物和過氧化物游離基對PE-Xa發生較強的氧化作用，使其過早地發生了氧化降解現象。
跋語
PE-Xa管過早嚴重氧化降解是偶然現象
PE-Xa管在使用了較短時間后就發生氧化降解這是必然現象還是偶然現象？
通過上述分析，我們不難得出結論：這是偶然現象。理由有三：
其一、PE-Xa管在歐洲和亞州都有近40年的使用歷史，在我國也有30多年的使用歷史，其間并沒有出現大面積氧化降解現象。
我們對PE-Xa管材出問題的小區初步檢查發現：并非是所有管材都出現了氧化降解現象，僅僅是個別樓棟、個別樓層、個別區域、個別部位的PE-Xa地暖管材嚴重降解。基本可以判定是以下原因所致：
1.施工過程中未按規范管理、施工，將地暖管長期置于強陽光下暴曬；
2.在管材生產過程中，有意或無意地沒有按配方添加抗氧劑；
3.使用地暖系統的過程中,未設置換熱站而將高溫水直接通入了地暖管。
其二、PE-Xa管材的過氧化物交聯技術已有數十年的歷史，理論和實踐都可以證明該技術和工藝是成熟的、科學的。實驗結果、檢測結果也證明該技術是沒有問題的。
其三、無論是過去還是現在，世界上一些知名企業還在大量生產各種PE-Xa管，而且產品類型較以往更多，工藝技術較以往更先進。
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